DE102021115456A1

DE102021115456A1 - FILTER MATERIAL FOR SMOKING ARTICLE SEGMENTS WITH REDUCED CREEP

Info

Publication number: DE102021115456A1
Application number: DE102021115456.1A
Authority: DE
Inventors: Dietmar Volgger; Stefan Bachmann
Original assignee: Delfortgroup AG
Current assignee: Delfortgroup AG
Priority date: 2021-06-15
Filing date: 2021-06-15
Publication date: 2022-12-15
Also published as: WO2022263029A1; EP4125451A1; CN117460430A; KR20240022531A

Abstract

Gezeigt wird ein Filtermaterial zur Herstellung eines Segments für einen Rauchartikel, wobei das Filtermaterial wasserstrahlverfestigt ist und mindestens 50% und höchstens 100% Cellulosefasern, jeweils bezogen auf die Masse des Filtermaterials, enthält, wobei das Filtermaterial ein Flächengewicht von mindestens 15 g/m2und höchstens 60 g/m2aufweist, wobei die Dicke einer Lage des Filtermaterials, gemessen nach ISO 534:2011, mindestens 25 µm und höchstens 400 µm beträgt, und wobei das Filtermaterial eine Kriechneigung in Dickenrichtung von höchstens 10% aufweist, wobei die Kriechneigung die relative Abnahme der Dicke von 5 Lagen des Filtermaterials, gemessen nach ISO 534:2011, innerhalb von 20 s nach Beginn der Dickenmessung ist.Shown is a filter material for the production of a segment for a smoking article, the filter material being hydroentangled and containing at least 50% and at most 100% cellulose fibers, in each case based on the mass of the filter material, the filter material having a weight per unit area of at least 15 g/m2 and at most 60 g/m2, where the thickness of a layer of the filter material, measured according to ISO 534:2011, is at least 25 µm and at most 400 µm, and where the filter material has a creep tendency in the direction of thickness of at most 10%, the creep tendency being the relative decrease in thickness of 5 layers of filter material, measured according to ISO 534:2011, within 20 s after starting the thickness measurement.

Description

GEBIET DER ERFINDUNGFIELD OF THE INVENTION

Die Erfindung betrifft ein Filtermaterial für einen Rauchartikel, ein daraus gefertigtes Segment für einen Rauchartikel und einen daraus gefertigten Rauchartikel, wobei das Filtermaterial eine Struktur aufweist, die einem daraus gefertigten Segment günstige Eigenschaften hinsichtlich der Kriechneigung verleiht.The invention relates to a filter material for a smoking article, a segment made therefrom for a smoking article and a smoking article made therefrom, the filter material having a structure which gives a segment made therefrom favorable properties with regard to the tendency to creep.

HINTERGRUND UND STAND DER TECHNIKBACKGROUND AND PRIOR ART

Rauchartikel sind typischerweise stabförmige Artikel, die aus mindestens zwei nacheinander angeordneten stabförmigen Segmenten bestehen. Ein Segment enthält ein Material, das in der Lage ist, beim Aufheizen ein Aerosol zu bilden, und mindestens ein weiteres Segment enthält ein Material, das dazu dient, Eigenschaften des Aerosols zu beeinflussen.Smoking articles are typically rod-shaped articles consisting of at least two rod-shaped segments arranged one after the other. One segment contains a material that is capable of forming an aerosol when heated, and at least one other segment contains a material that serves to affect properties of the aerosol.

Bei dem Rauchartikel kann es sich um eine Filterzigarette handeln, bei der ein erstes Segment das aerosolbildende Material, insbesondere Tabak, enthält und bei der ein weiteres Segment, das als Filter ausgeführt ist, der Filtration des Aerosols dient. Das Aerosol wird dabei durch Verbrennen des aerosolbildenden Materials erzeugt, und der Filter dient primär dazu, das Aerosol zu filtern und die Filterzigarette mit einem definierten Zugwiderstand auszustatten.The smoking article can be a filter cigarette in which a first segment contains the aerosol-forming material, in particular tobacco, and in which a further segment, which is designed as a filter, serves to filter the aerosol. The aerosol is generated by burning the aerosol-forming material, and the filter primarily serves to filter the aerosol and to provide the filter cigarette with a defined draw resistance.

Bei dem Rauchartikel kann es sich aber auch um einen sogenannten Tabakerhitzer handeln, bei dem das aerosolbildende Material nur aufgeheizt aber nicht verbrannt wird. Dadurch wird die Zahl und Menge der gesundheitsschädlichen Substanzen im Aerosol vermindert. Ein derartiger Rauchartikel besteht ebenfalls aus mindestens zwei, häufiger aber aus mehr, insbesondere aus vier Segmenten. Ein Segment enthält das aerosolbildende Material, das typischerweise Tabak, rekonstituierten Tabak, nach anderen Verfahren aufbereiteten Tabak oder Nikotin und Glycerol oder Propylenglykol umfasst. Weitere, teilweise optionale Segmente im Tabakerhitzer dienen dazu, das Aerosol weiterzuleiten, das Aerosol abzukühlen oder das Aerosol zu filtern.However, the smoking article can also be a so-called tobacco heater, in which the aerosol-forming material is only heated but not burned. This reduces the number and amount of harmful substances in the aerosol. Such a smoking article also consists of at least two, but more often more, in particular four segments. One segment contains the aerosol forming material, which typically comprises tobacco, reconstituted tobacco, modified tobacco, or nicotine, and glycerol or propylene glycol. Other segments in the tobacco heater, some of which are optional, are used to direct the aerosol, cool the aerosol or filter the aerosol.

Die Segmente sind meistens von einem Umhüllungsmaterial umhüllt. Sehr oft wird Papier als Umhüllungsmaterial verwendet.The segments are mostly encased by an encasing material. Paper is very often used as a wrapping material.

Im Folgenden wird, soweit nicht explizit darauf hingewiesen wird oder sich direkt aus dem Zusammenhang anderes ergibt, unter „Segment“ das Segment eines Rauchartikels verstanden, das nicht das aerosolbildende Material enthält, sondern beispielsweise dazu dient, das Aerosol weiterzuleiten, abzukühlen oder zu filtern.In the following, unless explicitly stated otherwise or the context indicates otherwise, the term “segment” is understood to mean the segment of a smoking article that does not contain the aerosol-forming material but is used, for example, to convey, cool or filter the aerosol.

Aus dem Stand der Technik ist bekannt, derartige Segmente aus Celluloseacetat oder Polylactiden zu bilden. Da Celluloseacetat und Polylactide in der Umwelt nur sehr langsam biologisch abgebaut werden, hat die Industrie ein Interesse, die Segmente des Rauchartikels aus anderen Materialien zu fertigen, die besser biologisch abbaubar sind. Es ist im Stand der Technik bekannt, Segmente für Rauchartikel, insbesondere Filtersegmente, aus Papier herzustellen. Derartige Segmente sind zwar generell gut biologisch abbaubar, weisen aber auch Nachteile auf. Beispielsweise haben Filtersegmente aus Papier generell eine hohe Filtrationseffizienz und führen daher zu einem trockenen Aerosol, was den Geschmack des Aerosols verglichen mit Zigaretten mit den üblichen Filtersegmenten aus Celluloseacetat beeinträchtigt. Des Weiteren haben sie aber oft eine niedrigere Filtrationseffizienz für Phenole als Celluloseacetat. Zudem erweist es sich als schwierig, aus Papier ein Segment herzustellen, das hinsichtlich der Kombination aus Zugwiderstand, Filtrationseffizienz und Härte für den Konsumenten akzeptabel ist. Um die Filtrationseffizienz zu senken, verwendet man oft weniger Papier und das Segment wird weich und hat einen zu niedrigen Zugwiderstand.Forming such segments from cellulose acetate or polylactides is known from the prior art. Since cellulose acetate and polylactides are very slow to biodegrade in the environment, there is an interest in the industry to fabricate the segments of the smoking article from other materials that are more biodegradable. It is known in the prior art to produce segments for smoking articles, in particular filter segments, from paper. Although segments of this type are generally readily biodegradable, they also have disadvantages. For example, filter segments made of paper generally have a high filtration efficiency and therefore result in a dry aerosol, which affects the taste of the aerosol compared to cigarettes with the usual cellulose acetate filter segments. Furthermore, they often have a lower filtration efficiency for phenols than cellulose acetate. In addition, it has proven difficult to produce a segment from paper that is acceptable to consumers in terms of the combination of draw resistance, filtration efficiency and hardness. In order to lower the filtration efficiency, one often uses less paper and the segment becomes soft and has too low a draw resistance.

Es besteht daher ein Interesse in der Industrie, ein Filtermaterial zur Verfügung zu haben, das es erlaubt, Segmente für Rauchartikel zu fertigen, die einen günstigen Widerstand gegen Verformung aufweisen, ohne dass bei Filtrationseffizienz, Zugwiderstand oder biologischer Abbaubarkeit besondere Nachteile entstehen.There is therefore an interest in the industry to have available a filter material that allows segments for smoking articles to be manufactured which have a favorable resistance to deformation without particular disadvantages in terms of filtration efficiency, draw resistance or biodegradability.

In der nicht vorveröffentlichten internationalen Patentanmeldung PCT/ EP2019/085125 derselben Erfinder ist ein wasserstrahlverfestigtes Filtermaterial beschrieben, das als Ausgangspunkt für das erfindungsgemäße Filtermaterial dienen kann.In the non-prepublished international patent application PCT/ EP2019/085125 The same inventors describe a hydroentangled filter material which can serve as a starting point for the filter material according to the invention.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNGSUMMARY OF THE INVENTION

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Filtermaterial für einen Rauchartikel zur Verfügung zu stellen, das es erlaubt, daraus Segmente zu fertigen, die bezüglich ihres Widerstand gegen Verformung bei ähnlich guter biologischer Abbaubarkeit aus dem Stand der Technik bekannten Segmenten überlegen sind.The invention is based on the object of providing a filter material for a smoking article which allows segments to be produced therefrom which are superior to segments known from the prior art in terms of their resistance to deformation with similarly good biodegradability.

Diese Aufgabe wird durch ein Filtermaterial nach Anspruch 1, ein Verfahren zur Herstellung des Filtermaterials nach Anspruch 27, ein Segment eines Rauchartikels nach Anspruch 16, ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Segments nach Anspruch 22 und einen Rauchartikel nach Anspruch 23 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.This object is achieved by a filter material according to claim 1, a method for manufacturing the filter material according to claim 27, a segment of a smoking article according to claim 16, a method for manufacturing such a segment according to claim 22 and a smoking article according to claim 23. Advantageous developments are specified in the dependent claims.

Die Erfinder haben gefunden, dass diese Aufgabe durch ein Filtermaterial gelöst werden kann, wobei das Filtermaterial wasserstrahlverfestigt ist und mindestens 50% und höchstens 100% Cellulosefasern, jeweils bezogen auf die Masse des Filtermaterials, enthält, wobei das Filtermaterial ein Flächengewicht von mindestens 15 g/m² und höchstens 60 g/m² aufweist, wobei die Dicke einer Lage des Filtermaterials, gemessen nach ISO 534:2011, mindestens 25 µm und höchstens 400 µm beträgt, und wobei das Filtermaterial eine Kriechneigung in Dickenrichtung von höchstens 10% aufweist, wobei die Kriechneigung die relative Abnahme der Dicke von 5 Lagen des Filtermaterials, gemessen nach ISO 534:2011, innerhalb von 20 s nach Beginn der Dickenmessung ist.The inventors have found that this object can be achieved by a filter material, the filter material being hydroentangled and containing at least 50% and at most 100% cellulose fibers, in each case based on the mass of the filter material, the filter material having a weight per unit area of at least 15 g/ m ² and at most 60 g/m ² , the thickness of a layer of the filter material, measured according to ISO 534:2011, being at least 25 µm and at most 400 µm, and the filter material having a tendency to creep in the direction of thickness of at most 10%, with the creep tendency is the relative decrease in thickness of 5 layers of filter material, measured according to ISO 534:2011, within 20 s after the start of the thickness measurement.

Das Filtermaterial wird erfindungsgemäß durch Wasserstrahlverfestigung hergestellt. Dieses Herstellungsverfahren verleiht dem Filtermaterial charakteristische Eigenschaften, die es von anderen Filtermaterialien und insbesondere von Papieren unterscheiden und nicht auf identische Weise durch andere Herstellungsverfahren erreicht werden können. Anders als beispielsweise bei Papier, bei dem die Festigkeit vornehmlich durch Wasserstoffbrückenbindungen bewirkt wird und die Fasern vor allem in der Ebene des Papiers angeordnet sind, wird bei dem wasserstrahlverfestigten Filtermaterial die Festigkeit durch die Verwirbelung der Fasern erreicht. Dadurch entsteht eine besonders poröse Struktur, die einem aus diesem Filtermaterial gefertigten Segment ein gutes Verhältnis von Zugwiderstand und Filtrationseffizienz verleiht. Besonders durch die poröse Struktur sind solche Segmente aber oft zu weich.According to the invention, the filter material is produced by hydroentanglement. This manufacturing process gives the filter material characteristic properties that distinguish it from other filter materials, and in particular from paper, and which cannot be achieved in an identical manner by other manufacturing processes. Unlike paper, for example, where the strength is primarily caused by hydrogen bonds and the fibers are mainly arranged in the plane of the paper, the strength of the hydroentangled filter material is achieved by the turbulence of the fibers. This creates a particularly porous structure that gives a segment made from this filter material a good balance between draw resistance and filtration efficiency. However, such segments are often too soft, especially due to the porous structure.

Die Erfinder haben gefunden, dass es bezüglich der Härte in der Wahrnehmung des Konsumenten nicht so sehr darauf ankommt, dass das Segment auf Belastung nur mit kleinen Verformungen reagiert, sondern mehr darauf, dass eine geringe, aber andauernde Belastung keine große bleibende Verformung des Segments bewirkt. Dies hängt mit dem Gebrauch von Rauchartikeln zusammen, insbesondere von Filterzigaretten, bei denen der Konsument die Zigarette im Bereich des Filters zwischen den Fingern einklemmt und in dieser Lage behält, während er beispielsweise mit derselben Hand gestikuliert und dabei dauernden Druck auf den Filterbereich ausübt. In diesem Fall soll sich das Segment des Rauchartikels nicht nennenswert bleibend verformen. Dasselbe gilt auch für Rauchartikel für Tabakerhitzungssysteme, die durch die Verwendung in einem zumeist elektrisch betriebenen Heizgerät wesentlich mehr Manipulation durch den Konsumenten erfordern als Filterzigaretten.The inventors have found that with regard to the hardness in the perception of the consumer it is not so important that the segment reacts to loading with only small deformations, but rather that a small but sustained loading does not cause a large permanent deformation of the segment . This is related to the use of smoking articles, especially filter cigarettes, where the consumer pinches the cigarette between his fingers in the area of the filter and holds it in this position while gesturing with the same hand, for example, while exerting constant pressure on the filter area. In this case, the segment of the smoking article should not permanently deform to any appreciable extent. The same applies to smoking articles for tobacco heating systems, which require significantly more manipulation by the consumer than filter cigarettes due to their use in a mostly electrically operated heating device.

Die Härte von Rauchartikeln und Segmenten von Rauchartikeln wird routinemäßig anhand der Verformung bei kurzer aber hoher Belastung gemessen. Nach den Erkenntnissen der Erfinder kommt es in der Wahrnehmung des Kunden aber vielmehr auf die Verformung bei länger andauernder aber kleiner Belastung an.The hardness of smoking articles and smoking article segments is routinely measured by deflection under short but heavy loads. According to the discoveries of the inventors, what matters more in the customer's perception is the deformation under longer-lasting but smaller loads.

Gerade bei der Verwendung von wasserstrahlverfestigten Filtermaterialien tritt dieses Problem häufiger auf, weil die günstige poröse Struktur des Filtermaterials wenig Widerstand gegen bleibende Verformungen bietet und sich insbesondere mehrere Lagen des Filtermaterials, wie sie typischerweise in einem Segment eines Rauchartikels durch das Crimpen oder Falten des Filtermaterials vorhanden sind, leicht zusammendrücken und bleibend verformen lassen. Die Erfinder haben gefunden, dass sich dieses Problem lösen lässt, indem das wasserstrahlverfestigte Filtermaterial mit einer Struktur ausgestattet wird, in der ein größerer Anteil der Fasern des Filtermaterials in Dickenrichtung ausgerichtet ist. Die in Dickenrichtung ausgerichteten Fasern stabilisieren dabei die poröse Struktur des Filtermaterials und erlauben einen höheren Widerstand gegen Verformung bei andauernder kleiner Belastung. Der Anteil der in Dickenrichtung angeordneten Fasern kann dabei durch die Anzahl und den Druck der Wasserstrahlen und die Form der Düsen, aus denen die Wasserstrahlen austreten, beeinflusst werden.This problem occurs more frequently, especially when using hydroentangled filter materials, because the favorable porous structure of the filter material offers little resistance to permanent deformation and, in particular, multiple layers of the filter material, such as are typically present in a segment of a smoking article due to the crimping or folding of the filter material are lightly pressed together and deformed permanently. The inventors have found that this problem can be solved by providing the hydroentangled filter material with a structure in which a larger proportion of the fibers of the filter material are oriented in the thickness direction. The fibers aligned in the direction of thickness stabilize the porous structure of the filter material and allow greater resistance to deformation under sustained low loads. The proportion of fibers arranged in the thickness direction can be influenced by the number and pressure of the water jets and the shape of the nozzles from which the water jets emerge.

Die aus diesem Verfahren erhaltene Struktur des Filtermaterials lässt sich nach den Erkenntnissen der Erfinder durch die Kriechneigung in Dickenrichtung charakterisieren, die beschreibt, wie stark sich das Filtermaterial bei geringer aber andauernder Belastung verformt. Die Kriechneigung lässt sich aus der Messung der Dicke gemäß ISO 534:2011 bestimmen. Bei der Messung der Dicke, gemäß ISO 534:2011, wird eine Probe auf eine ebene Unterlage gelegt und durch einen zylindrischen Stempel mit einer definierten, aber geringen Kraft belastet. Der Abstand zwischen der Stempelfläche und der Unterlage ist die Dicke und wird gemäß ISO 534:2011 bestimmt, nachdem der Stempel auf die Probe aufgesetzt hat.According to the findings of the inventors, the structure of the filter material obtained from this process can be characterized by the tendency to creep in the direction of thickness, which describes how strong the Filter material deformed under low but sustained stress. The tendency to creep can be determined by measuring the thickness according to ISO 534:2011. When measuring the thickness, according to ISO 534:2011, a sample is placed on a flat surface and loaded with a defined but low force using a cylindrical stamp. The distance between the indenter face and the pad is the thickness and is determined according to ISO 534:2011 after the indenter has been placed on the specimen.

In einer geringfügigen Abwandlung dieses standardisierten Messverfahrens kann auch die Kriechneigung bestimmt werden. Dabei werden fünf Lagen des Probenmaterials auf die Unterlage gelegt und die Dickenmessung gemäß ISO 534:2011 gestartet. Der direkt nach dem Start der Messung angezeigte Wert für die Dicke der fünf Lagen (d_o) wird abgelesen und nach 20 s wird ein weiterer Wert für die Dicke der fünf Lagen (d₂₀) abgelesen. Die Kriechneigung C ist dann die relative Änderung der Dicke innerhalb dieser 20 s und kann durch die folgende Formel berechnet und als Prozentsatz ausgedrückt werden. $C = 100 \cdot \frac{d_{0} - d_{20}}{d_{0}}$

In a slight modification of this standardized measurement method, the tendency to creep can also be determined. Five layers of the sample material are placed on the base and the thickness measurement is started according to ISO 534:2011. The value for the thickness of the five layers (d _o ) displayed immediately after the start of the measurement is read and after 20 s another value for the thickness of the five layers (d ₂₀ ) is read. The creep tendency C is then the relative change in thickness over that 20 s and can be calculated by the following formula and expressed as a percentage.

C = 100 \cdot \frac{{i.e}_{0} - {i.e}_{20}}{{i.e}_{0}}

Experimente an Rauchartikeln haben gezeigt, dass eine Kriechneigung von weniger als 10% bereits Vorteile in der Wahrnehmung des Konsumenten bietet. Übliche wasserstrahlverfestigte Filtermaterialien hingegen weisen eine Kriechneigung von typischerweise etwa 15% auf. Erfindungsgemäß wird daher das wasserstrahlverfestigte Filtermaterial so hergestellt, dass die Kriechneigung in Dickenrichtung höchstens 10% beträgt.Experiments on smoking articles have shown that a tendency to creep of less than 10% already offers advantages in consumer perception. Conventional hydroentangled filter materials, on the other hand, have a tendency to creep of typically around 15%. According to the invention, therefore, the hydroentangled filter material is produced in such a way that the tendency to creep in the direction of thickness is at most 10%.

Das erfindungsgemäße Filtermaterial enthält Cellulosefasern. Nach den Erkenntnissen der Erfinder sind die Cellulosefasern erforderlich, um das Filtermaterial mit einer ausreichenden Festigkeit auszustatten, sodass es zu einem Segment verarbeitet werden kann. Der Anteil an Cellulosefasern im Filtermaterial beträgt erfindungsgemäß mindestens 50% und höchstens 100% der Masse des Filtermaterials, bevorzugt aber mindestens 60% und höchstens 100% und besonders bevorzugt mindestens 70% und höchstens 95%, jeweils bezogen auf die Masse des Filtermaterials.The filter material according to the invention contains cellulose fibers. According to the inventors' findings, the cellulose fibers are required to provide the filter material with sufficient strength so that it can be processed into a segment. According to the invention, the proportion of cellulose fibers in the filter material is at least 50% and at most 100% of the mass of the filter material, but preferably at least 60% and at most 100% and particularly preferably at least 70% and at most 95%, in each case based on the mass of the filter material.

Die Cellulosefasern können Zellstofffasern oder Fasern regenerierter Cellulose oder Mischungen daraus sein.The cellulosic fibers may be wood pulp fibers or regenerated cellulosic fibers or mixtures thereof.

Die Zellstofffasern sind bevorzugt aus Nadelhölzern, Laubhölzern oder anderen Pflanzen wie Hanf, Flachs, Jute, Ramie, Kenaf, Kapok, Kokosnuss, Abacä, Sisal, Bambus, Baumwolle oder aus Espartogras gewonnen. Auch Mischungen aus Zellstofffasern verschiedener Herkunft können für die Herstellung des wasserstrahlverfestigten Filtermaterials eingesetzt werden. Besonders bevorzugt sind die Zellstofffasern aus Nadelhölzern gewonnen, weil solche Fasern schon in einem geringeren Anteil dem Filtermaterial eine gute Festigkeit verleihen.The cellulose fibers are preferably obtained from conifers, deciduous trees or other plants such as hemp, flax, jute, ramie, kenaf, kapok, coconut, abaca, sisal, bamboo, cotton or from esparto grass. Mixtures of cellulose fibers from different origins can also be used to produce the hydroentangled filter material. The cellulose fibers are particularly preferably obtained from coniferous trees, because even a small proportion of such fibers give the filter material good strength.

Das erfindungsgemäße Filtermaterial kann Fasern aus regenerierter Cellulose enthalten. Bevorzugt beträgt der Anteil an Fasern aus regenerierter Cellulose mindestens 5% und höchstens 50%, besonders bevorzugt mindestens 10% und höchstens 45% und ganz besonders bevorzugt mindestens 15% und höchstens 40%, jeweils bezogen auf die Masse des Filtermaterials.The filter material according to the invention can contain fibers made from regenerated cellulose. The proportion of fibers made from regenerated cellulose is preferably at least 5% and at most 50%, particularly preferably at least 10% and at most 45% and very particularly preferably at least 15% and at most 40%, in each case based on the mass of the filter material.

Die Fasern aus regenerierter Cellulose sind bevorzugt zumindest teilweise, insbesondere zumindest 70 % durch Viskosefasern, Modalfasern, Lyocell® Fasern, Tencel® Fasern oder Mischungen daraus gebildet. Diese Fasern besitzen eine gute biologische Abbaubarkeit und können dazu eingesetzt werden, die Festigkeit des Filtermaterials zu optimieren und die Filtrationseffizienz des daraus gefertigten Segments für den Rauchartikel anzupassen. Aufgrund ihres Herstellungsverfahrens sind sie weniger variabel als die aus natürlichen Quellen gewonnenen Zellstofffasern und tragen dazu bei, dass die Eigenschaften eines aus dem Filtermaterial gefertigten Segments weniger variieren, als wenn ausschließlich Zellstofffasern verwendet werden. The fibers made from regenerated cellulose are preferably formed at least partially, in particular at least 70%, by viscose fibers, modal fibers, Lyocell® fibers, Tencel® fibers or mixtures thereof. These fibers have good biodegradability and can be used to optimize the strength of the filter material and adjust the filtration efficiency of the smoking article segment made from it. Because of their manufacturing process, they are less variable than pulp fibers obtained from natural sources and help ensure that the properties of a segment made from the filter material vary less than when pulp fibers alone are used.

Ihre Herstellung ist aber aufwändiger und sie sind üblicherweise auch teurer als Zellstofffasern.However, their production is more complex and they are usually more expensive than cellulose fibers.

Das Flächengewicht des Filtermaterials beträgt erfindungsgemäß mindestens 15 g/m² und höchstens 60 g/m², bevorzugt mindestens 18 g/m² und höchstens 55 g/m² und besonders bevorzugt mindestens 20 g/m² und höchstens 50 g/m². Das Flächengewicht beeinflusst die Zugfestigkeit des Filtermaterials, wobei ein höheres Flächengewicht generell zu höherer Festigkeit führt. Das Flächengewicht soll aber nicht zu hoch sein, weil dann das Filtermaterial nicht mehr mit hoher Geschwindigkeit zu Segmenten für Rauchartikeln verarbeitet werden kann. Die Angaben beziehen sich auf ein Flächengewicht, das nach ISO 536:2019 gemessen wird.According to the invention, the basis weight of the filter material is at least 15 g/m ² and at most 60 g/m ² , preferably at least 18 g/m ² and at most 55 g/m ² and particularly preferably at least 20 g/m ² and at most 50 g/m ² . The basis weight influences the tensile strength of the filter material, with a higher basis weight generally leading to higher strength. However, the weight per unit area should not be too high, because then the filter material can no longer be formed into segments for smoking articles at high speed can be worked. The information relates to a basis weight measured according to ISO 536:2019.

Erfindungsgemäß weist das Filtermaterial eine Kriechneigung in Dickenrichtung von höchstens 10%, bevorzugt von mindestens 0% und höchstens 9%, besonders bevorzugt von mindestens 0% und höchstens 8% und ganz besonders bevorzugt von mindestens 1% und höchstens 5% auf. Im Allgemeinen soll die Kriechneigung möglichst gering sein, allerdings wird das Filtermaterial bei der Verarbeitung zu einem Segment eines Rauchartikels verformt und soll dieser Verformung nicht zu großen Widerstand entgegensetzen und eine verformte Lage auch beibehalten. Die bevorzugten Intervalle sind in dieser Hinsicht besonders günstig.According to the invention, the filter material has a tendency to creep in the thickness direction of at most 10%, preferably at least 0% and at most 9%, particularly preferably at least 0% and at most 8% and very particularly preferably at least 1% and at most 5%. In general, the tendency to creep should be as low as possible, but the filter material is deformed during processing into a segment of a smoking article and should not offer too much resistance to this deformation and should also retain a deformed position. The preferred intervals are particularly favorable in this regard.

Die Kriechneigung in Dickenrichtung wird dabei, wie oben beschrieben, in Anlehnung an ISO 534:2011 bestimmt.The tendency to creep in the direction of thickness is determined, as described above, based on ISO 534:2011.

Das erfindungsgemäße Filtermaterial kann Zusatzstoffe, wie Alkylketendimere (AKD), Säureanhydride, wie Alkenylbernsteinsäureanhydride (ASA), Polyvinylalkohol, Wachse, Fettsäuren, Stärke, Stärkederivate, Carboxymethylcellulose, Alginate, Chitosan, Nassfestmittel oder Substanzen zur Einstellung des pH-Werts, wie beispielsweise organische oder anorganische Säuren oder Laugen zur Einstellung spezifischer Eigenschaften enthalten. Das erfindungsgemäße Filtermaterial kann alternativ oder zusätzlich auch einen oder mehrere Zusatzstoffe enthalten, die ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Zitraten, wie Trinatriumzitrat oder Trikaliumzitrat, Malaten, Tartraten, Acetaten, wie Natriumacetat oder Kaliumacetat, Nitraten, Succinaten, Fumaraten, Gluconaten, Glycolaten, Lactaten, Oxyalaten, Salicylaten, α-Hydroxycaprylaten, Phosphaten, Polyphosphaten, Chloriden und Hydrogencarbonaten, und Mischungen daraus.The filter material according to the invention can contain additives such as alkyl ketene dimers (AKD), acid anhydrides such as alkenyl succinic anhydrides (ASA), polyvinyl alcohol, waxes, fatty acids, starch, starch derivatives, carboxymethyl cellulose, alginates, chitosan, wet strength agents or substances for adjusting the pH, such as organic or contain inorganic acids or bases to set specific properties. Alternatively or additionally, the filter material according to the invention can also contain one or more additives selected from the group consisting of citrates such as trisodium citrate or tripotassium citrate, malates, tartrates, acetates such as sodium acetate or potassium acetate, nitrates, succinates, fumarates, gluconates, glycolates, lactates, oxylates, salicylates, α-hydroxycaprylates, phosphates, polyphosphates, chlorides and bicarbonates, and mixtures thereof.

Der Fachmann ist in der Lage Art und Menge solcher Zusatzstoffe aus seiner Erfahrung zu bestimmen.The person skilled in the art is able to determine the type and amount of such additives from his experience.

Das erfindungsgemäße Filtermaterial kann auch noch andere Substanzen umfassen, die die Filtrationseffizienz des Filtermaterials besser an jene von Celluloseacetat anpassen. In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Filtermaterials umfasst das Filtermaterial eine Substanz ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Triacetin, Propylenglykol, Sorbitol, Glycerol, Polyethylenglykol, Polypropylenglykol, Polyvinylalkohol und Tri-Ethlyzitrat oder Mischungen daraus.The filter material according to the invention can also comprise other substances which better match the filtration efficiency of the filter material to that of cellulose acetate. In a preferred embodiment of the filter material according to the invention, the filter material comprises a substance selected from the group consisting of triacetin, propylene glycol, sorbitol, glycerol, polyethylene glycol, polypropylene glycol, polyvinyl alcohol and triethyl citrate or mixtures thereof.

In einer bevorzugten Ausführungsform des Filtermaterials ist mindestens ein Teil der Cellulosefasern mit einem Füllstoff beladen, wobei der Füllstoff besonders bevorzugt durch mineralische Partikel und insbesondere Calciumcarbonatpartikel gebildet ist. Da die Struktur des Filtermaterials sehr porös ist, kann sie Füllstoffe nicht festhalten, sodass es günstig ist, die Cellulosefasern mit den Füllstoffen zu beladen und sie so in der Struktur des Filtermaterials zu fixieren. Füllstoffe können dazu dienen dem Filtermaterial spezielle Eigenschaften zu verleihen.In a preferred embodiment of the filter material, at least part of the cellulose fibers is loaded with a filler, the filler being particularly preferably formed by mineral particles and in particular calcium carbonate particles. Since the structure of the filter material is very porous, it cannot hold fillers, so it is beneficial to load the cellulose fibers with the fillers and thus fix them in the structure of the filter material. Fillers can be used to give the filter material special properties.

Die Dicke einer Lage des Filtermaterials, gemessen nach ISO 534:2011, beträgt mindestens 25 µm und höchstens 400 µm, bevorzugt mindestens 30 µm und höchstens 350 µm und besonders bevorzugt mindestens 35 µm und höchstens 300 µm. Die Dicke beeinflusst die Menge an Filtermaterial, die in das Segment des Rauchartikels gepackt werden kann und damit Zugwiderstand und Filtrationseffizienz des Segments, aber auch die Verarbeitbarkeit des Filtermaterials, da es zur Herstellung eines Segments für einen Rauchartikel oft gecrimpt oder gefaltet wird. Für solche Prozessschritte ist eine zu hohe Dicke ungünstig und Dicken in den bevorzugten und besonders bevorzugten Intervallen erlauben eine besonders gute Verarbeitbarkeit des erfindungsgemäßen Filtermaterials zu einem Segment eines Rauchartikels.The thickness of a layer of the filter material, measured according to ISO 534:2011, is at least 25 μm and at most 400 μm, preferably at least 30 μm and at most 350 μm and particularly preferably at least 35 μm and at most 300 μm. Thickness affects the amount of filter material that can be packed into the segment of the smoking article and hence the segment's draw resistance and filtration efficiency, but also the processability of the filter material since it is often crimped or pleated to produce a segment for a smoking article. Too great a thickness is unfavorable for such process steps, and thicknesses in the preferred and particularly preferred intervals allow the filter material according to the invention to be processed particularly well into a segment of a smoking article.

Die mechanischen Eigenschaften des Filtermaterials sind für die Verarbeitung des erfindungsgemäßen Filtermaterials zu einem Segment eines Rauchartikels von Bedeutung. Die breitenbezogene Zugfestigkeit des Filtermaterials, gemessen nach ISO 1924-2:2008, beträgt bevorzugt mindestens 0,05 kN/m und höchstens 5 kN/m, besonders bevorzugt mindestens 0,07 kN/m und höchstens 4 kN/m.The mechanical properties of the filter material are important for the processing of the filter material according to the invention into a segment of a smoking article. The width-related tensile strength of the filter material, measured according to ISO 1924-2:2008, is preferably at least 0.05 kN/m and at most 5 kN/m, particularly preferably at least 0.07 kN/m and at most 4 kN/m.

Die Bruchdehnung des Filtermaterials ist von Bedeutung, weil bei der Verarbeitung des erfindungsgemäßen Filtermaterials zu einem Segment eines Rauchartikels das Filtermaterial oft gedehnt oder in Laufrichtung belastet wird und dabei eine besonders hohe Bruchdehnung günstig ist. Die Bruchdehnung des Filtermaterials, gemessen nach ISO 1924-2:2008, beträgt daher bevorzugt mindestens 0,5% und höchstens 50% und besonders bevorzugt mindestens 0,8% und höchstens 40%. Die Bruchdehnung wird vor allem durch die Länge der Fasern bestimmt, wobei längere Fasern zu höherer Bruchdehnung führen, und sie kann so in einem weiten Bereich an die spezifischen Anforderungen des Filtermaterials angepasst werden. The elongation at break of the filter material is important because when the filter material according to the invention is processed into a segment of a smoking article, the filter material is often stretched or loaded in the running direction and a particularly high elongation at break is favorable. The elongation at break of the filter material, measured according to ISO 1924-2:2008, is therefore preferably at least 0.5% and at most 50% and particularly preferably at least 0.8% and at most 40%. The elongation at break is mainly due to the The length of the fibers is determined, with longer fibers leading to higher elongation at break, and it can thus be adapted to the specific requirements of the filter material over a wide range.

Zugfestigkeit und Bruchdehnung können von der Richtung abhängen, in der die Probe für die Messung aus dem Filtermaterial entnommen wurde. Die genannten Merkmale des Filtermaterials sind jeweils erfüllt, wenn Zugfestigkeit oder Bruchdehnung in mindestens einer Richtung in den bevorzugten oder besonders bevorzugten Intervallen liegt.Tensile strength and elongation at break can depend on the direction in which the sample was taken from the filter material for measurement. The specified features of the filter material are met if the tensile strength or elongation at break is in the preferred or particularly preferred ranges in at least one direction.

Aus dem erfindungsgemäßen Filtermaterial können nach aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren erfindungsgemäße Segmente für Rauchartikel hergestellt werden. Diese Verfahren umfassen beispielsweise das Crimpen oder Falten des Filtermaterials, das Formen eines endlosen Strangs aus dem gecrimpten oder gefalteten Filtermaterial, das Umhüllen des endlosen Strangs durch ein Umhüllungsmaterial und das Schneiden des umhüllten Strangs in einzelne Stäbe definierter Länge. In vielen Fällen beträgt die Länge eines solchen Stabs ein ganzzahliges Vielfaches der Länge des Segments, das dann im erfindungsgemäßen Rauchartikel verwendet werden soll, und deshalb werden die Stäbe vor oder während der Herstellung des Rauchartikels in Segmente der gewünschten Länge geschnitten.Segments according to the invention for smoking articles can be produced from the filter material according to the invention by methods known from the prior art. These methods include, for example, crimping or pleating the filter material, forming a continuous strand from the crimped or pleated filter material, wrapping the continuous strand with a wrapping material, and cutting the wrapped strand into individual rods of a defined length. In many cases the length of such a rod is an integral multiple of the length of the segment then to be used in the smoking article of the invention and therefore the rods are cut into segments of the desired length before or during manufacture of the smoking article.

Die Erfindung betrifft somit in einem weiteren Aspekt ein Segment für einen Rauchartikel, umfassend ein Filtermaterial und ein Umhüllungsmaterial, wobei das Filtermaterial mindestens 50% und höchstens 100% Cellulosefasern, jeweils bezogen auf die Masse des Filtermaterials, enthält, wobei das Filtermaterial ein Flächengewicht von mindestens 15 g/m² und höchstens 60 g/m² aufweist, wobei die Dicke einer Lage des Filtermaterials, gemessen nach ISO 534:2011, mindestens 25 µm und höchstens 400 µm beträgt, und wobei das Filtermaterial eine Kriechneigung in Dickenrichtung von höchstens 10% aufweist, wobei die Kriechneigung die relative Abnahme der Dicke von 5 Lagen des Filtermaterials, gemessen nach ISO 534:2011, innerhalb von 20 s nach Beginn der Dickenmessung ist.In a further aspect, the invention thus relates to a segment for a smoking article, comprising a filter material and a wrapping material, the filter material containing at least 50% and at most 100% cellulose fibers, in each case based on the mass of the filter material, the filter material having a weight per unit area of at least 15 g/m ² and at most 60 g/m ² , the thickness of one layer of the filter material, measured according to ISO 534:2011, being at least 25 µm and at most 400 µm, and the filter material having a tendency to creep in the thickness direction of at most 10% where the tendency to creep is the relative decrease in the thickness of 5 layers of filter material, measured according to ISO 534:2011, within 20 s after the start of the thickness measurement.

Die Kriechneigung kann nach dem oben beschriebenen Verfahren auch an Filtermaterial bestimmt werden, das aus einem oder mehreren gleichartigen Segmenten entnommen ist, sofern die Fläche und Form des ausgebreiteten Filtermaterials zumindest ausreichend ist, um die gesamte Fläche des Stempels bei der Dickenmessung gemäß ISO 534:2011 zu überdecken.The tendency to creep can also be determined using the method described above on filter material that is taken from one or more segments of the same type, provided that the area and shape of the spread out filter material is at least sufficient to cover the entire area of the stamp when measuring the thickness according to ISO 534:2011 to cover.

Das erfindungsgemäße Segment für Rauchartikel umfasst das erfindungsgemäße Filtermaterial und ein Umhüllungsmaterial.The segment for smoking articles according to the invention comprises the filter material according to the invention and a wrapping material.

In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Segments ist das Segment zylindrisch mit einem Durchmesser von mindestens 3 mm und höchstens 10 mm, besonders bevorzugt von mindestens 4 mm und höchstens 9 mm und ganz besonders bevorzugt von mindestens 5 mm und höchstens 8 mm. Diese Durchmesser sind für die Verwendung der erfindungsgemäßen Segmente in Rauchartikeln günstig.In a preferred embodiment of the segment according to the invention, the segment is cylindrical with a diameter of at least 3 mm and at most 10 mm, particularly preferably at least 4 mm and at most 9 mm and very particularly preferably at least 5 mm and at most 8 mm. These diameters are favorable for using the segments according to the invention in smoking articles.

In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Segments hat das Segment eine Länge von mindestens 4 mm und höchstens 40 mm, besonders bevorzugt von mindestens 6 mm und höchstens 35 mm und ganz besonders bevorzugt von mindestens 10 mm und höchstens 28 mm.In a preferred embodiment of the segment according to the invention, the segment has a length of at least 4 mm and at most 40 mm, particularly preferably at least 6 mm and at most 35 mm and very particularly preferably at least 10 mm and at most 28 mm.

Der Zugwiderstand des Segments bestimmt unter anderem, welche Druckdifferenz der Konsument beim Gebrauch des Rauchartikels aufbringen muss, um einen bestimmten Volumenstrom durch den Rauchartikel zu erzeugen, und er beeinflusst daher wesentlich die Akzeptanz des Rauchartikels beim Konsumenten. Der Zugwiderstand des Segments kann nach ISO 6565:2015 gemessen werden und wird in mm Wassersäule (mmWG) angegeben. In sehr guter Näherung ist der Zugwiderstand des Segments proportional zur Länge des Segments, sodass die Messung des Zugwiderstands auch an Stäben erfolgen kann, die sich vom Segment nur in der Länge unterscheiden. Daraus kann der Zugwiderstand des Segments einfach berechnet werden.The draw resistance of the segment determines, among other things, what pressure difference the consumer has to apply when using the smoking article in order to generate a specific volume flow through the smoking article, and it therefore significantly influences the consumer's acceptance of the smoking article. The draw resistance of the segment can be measured according to ISO 6565:2015 and is given in mm water column (mmWG). In a very good approximation, the tensile resistance of the segment is proportional to the length of the segment, so that the tensile resistance can also be measured on rods that differ from the segment only in length. From this, the drag resistance of the segment can be easily calculated.

Der Zugwiderstand des Segments pro Länge des Segments beträgt bevorzugt mindestens 1 mmWG/mm und höchstens 12 mmWG/mm und besonders bevorzugt mindestens 2 mmWG/mm und höchstens 10 mmWG/mm.The tensile resistance of the segment per length of the segment is preferably at least 1 mmWG/mm and at most 12 mmWG/mm and particularly preferably at least 2 mmWG/mm and at most 10 mmWG/mm.

Das Umhüllungsmaterial des erfindungsgemäßen Segments ist bevorzugt ein Papier oder eine Folie.The covering material of the segment according to the invention is preferably paper or foil.

Das Umhüllungsmaterial des erfindungsgemäßen Segments hat bevorzugt ein Flächengewicht gemäß ISO 536:2019 von mindestens 20 g/m² und höchstens 150 g/m², besonders bevorzugt von mindestens 30 g/m² und höchstens 130 g/m². Ein Umhüllungsmaterial mit diesem bevorzugten oder besonders bevorzugten Flächengewicht verleiht dem damit umhüllten, erfindungsgemäßen Segment eine besonders vorteilhafte Härte und unterstützt in günstiger Weise die geringe Kriechneigung des erfindungsgemäßen Filtermaterials.The wrapping material of the segment according to the invention preferably has a basis weight according to ISO 536:2019 of at least 20 g/m ² and at most 150 g/m ² , particularly preferably at least 30 g/m ² and at most 130 g/m ² . A covering material with this preferred or particularly preferred weight per unit area gives the segment according to the invention covered therewith a particularly advantageous hardness and favorably supports the low creep tendency of the filter material according to the invention.

Aus dem erfindungsgemäßen Segment können nach den im Stand der Technik bekannten Verfahren erfindungsgemäße Rauchartikel hergestellt werden.Smoking articles according to the invention can be produced from the segment according to the invention by methods known in the prior art.

Der erfindungsgemäße Rauchartikel umfasst ein Segment, das ein aerosolbildendes Material enthält, und ein Segment, das das erfindungsgemäße Filtermaterial und ein Umhüllungsmaterial umfasst.The smoking article of the present invention comprises a segment containing an aerosol forming material and a segment comprising the filter material of the present invention and a wrapper material.

Da die Schnittfläche des erfindungsgemäßen Segments der eines Segments aus Celluloseacetat optisch sehr ähnlich ist, ist in einer bevorzugten Ausführungsform das dem Mundende am nächsten gelegene Segment des Rauchartikels ein erfindungsgemäßes Segment.Because the cut surface of the segment of the present invention is visually very similar to that of a cellulose acetate segment, in a preferred embodiment the segment of the smoking article nearest the mouth end is a segment of the present invention.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Rauchartikel eine Filterzigarette und das aerosolbildende Material umfasst Tabak.In a preferred embodiment, the smoking article is a filter cigarette and the aerosol forming material comprises tobacco.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Rauchartikel ein Rauchartikel, in dessen bestimmungsgemäßem Gebrauch das aerosolbildende Material nur aufgeheizt, aber nicht verbrannt wird und das aerosolbildende Material umfasst ein Material ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Tabak, rekonstituiertem Tabak, Nikotin, Glycerol, Propylenglykol oder Mischungen daraus. Das aerosolbildende Material kann dabei auch in flüssiger Form vorliegen und sich in einem geeigneten Behältnis im Rauchartikel befinden.In a preferred embodiment, the smoking article is a smoking article in whose intended use the aerosol-forming material is only heated but not burned and the aerosol-forming material comprises a material selected from the group consisting of tobacco, reconstituted tobacco, nicotine, glycerol, propylene glycol or mixtures thereof . The aerosol-forming material can also be in liquid form and can be located in a suitable container in the smoking article.

Das erfindungsgemäße Filtermaterial kann nach dem folgenden erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt werden, das die Schritte A bis C umfasst.
A - Bereitstellen einer Faserbahn umfassend Cellulosefasern,
B - Wasserstrahlverfestigen der Faserbahn durch auf die Faserbahn gerichtete Wasserstrahlen, um eine wasserstrahlverfestigte Faserbahn herzustellen,
C - Trocknen der wasserstrahlverfestigten Faserbahn,
wobei in Schritt A die Menge oder der Anteil der Cellulosefasern so gewählt ist, dass das Filtermaterial nach dem Trocknen in Schritt C mindestens 50% und höchstens 100% Cellulosefasern bezogen auf die Masse des Filtermaterials, enthält, und
wobei in Schritt B die Anzahl der Wasserstrahlen, der Druck der Wasserstrahlen oder die Form der Öffnungen, aus denen die Wasserstrahlen austreten, so gewählt sind, dass das Filtermaterial nach dem Trocknen in Schritt C eine Kriechneigung in Dickenrichtung von höchstens 10% aufweist, wobei die Kriechneigung die relative Abnahme der Dicke von 5 Lagen des Filtermaterials, gemessen nach ISO 534:2011, innerhalb von 20 s nach Beginn der Dickenmessung ist, und
das Filtermaterial nach dem Trocknen in Schritt C ein Flächengewicht von mindestens 15 g/m² und höchstens 60 g/m² aufweist und die Dicke einer Lage des Filtermaterials, gemessen nach ISO 534:2011, mindestens 25 µm und höchstens 400 µm beträgt.The filter material according to the invention can be produced by the following method according to the invention, which comprises steps A to C.
A - providing a fiber web comprising cellulose fibers,
B - hydroentangling the fibrous web by jets of water directed at the fibrous web to produce a hydroentangled fibrous web,
C - drying the hydroentangled fibrous web,
wherein in step A the amount or proportion of cellulose fibers is selected such that the filter material after drying in step C contains at least 50% and at most 100% cellulose fibers based on the mass of the filter material, and
wherein in step B the number of water jets, the pressure of the water jets or the shape of the openings from which the water jets emerge are selected such that the filter material has a tendency to creep in the thickness direction of at most 10% after drying in step C, the creep is the relative decrease in thickness of 5 layers of filter material, measured according to ISO 534:2011, within 20 s after the start of the thickness measurement, and
the filter material has a basis weight of at least 15 g/m ² and at most 60 g/m ² after drying in step C and the thickness of a layer of the filter material, measured according to ISO 534:2011, is at least 25 µm and at most 400 µm.

Die in Schritt B auf die Faserbahn gerichteten Wasserstrahlen bewirken eine Verwirbelung der Cellulosefasern, wobei ein Teil der Fasern in Dickenrichtung angeordnet wird und so zur Reduktion der Kriechneigung beiträgt. Unter dem „Druck des Wasserstrahls“ versteht dabei der Fachmann jenen Druck, der zur Erzeugung des Wasserstrahls, beispielsweise in einer Druckkammer, aufgewendet wird. Generell kann der Anteil der in Dickenrichtung angeordneten Fasern erhöht und somit die Kriechneigung des Filtermaterials reduziert werden, indem eine hohe Anzahl an Wasserstrahlen gewählt wird und bei den in Maschinenrichtung ersten ein bis drei Reihen der Wasserstrahlen ein verhältnismäßig hoher Druck eingestellt wird. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist zumindest ein Teil der Düsen, aus denen die Wasserstrahlen in Schritt B austreten, als runde Bohrungen in einem Düsenstreifen ausgeführt, wobei der Durchmesser der Bohrungen auf den beiden Seiten des Düsenstreifens verschieden ist. In dieser Ausführungsform ist der dem Filtermaterial zugewandte Durchmesser der Bohrungen im Düsenstreifen größer als der dem Filtermaterial abgewandte Durchmesser der Bohrungen und höchstens doppelt so groß wie der dem Filtermaterial abgewandte Durchmesser der Bohrungen. Nach den Erkenntnissen der Erfinder ist diese Düsenform besonders gut geeignet, weil damit ein scharfer Wasserstrahl erzeugt wird, der in Verbindung mit dem höheren Druck stärker dazu beiträgt, die Fasern in Dickenrichtung auszurichten.The water jets directed at the fibrous web in step B cause the cellulose fibers to swirl, with some of the fibers being arranged in the direction of thickness and thus contributing to reducing the tendency to creep. The person skilled in the art understands the “pressure of the water jet” to be that pressure which is used to generate the water jet, for example in a pressure chamber. In general, the proportion of fibers arranged in the thickness direction can be increased and thus the tendency of the filter material to creep can be reduced by selecting a large number of water jets and setting a relatively high pressure in the first one to three rows of water jets in the machine direction. In a particularly preferred embodiment, at least some of the nozzles from which the water jets emerge in step B are designed as round bores in a jet strip, with the diameter of the bores being different on the two sides of the jet strip. In this embodiment, the diameter of the bores in the nozzle strip facing the filter material is larger than the diameter of the bores facing away from the filter material and at most twice as large as the diameter of the bores facing away from the filter material. According to the findings of the inventors, this nozzle shape is particularly well suited because it produces a sharp water jet which, in conjunction with the higher pressure, contributes more to aligning the fibers in the thickness direction.

Das nach diesem Verfahren hergestellte Filtermaterial soll zur Verwendung in Segmenten für Rauchartikel geeignet sein. Dies bedeutet, dass es insbesondere sämtliche Merkmale einzeln oder in Kombination aufweisen kann, die oben im Zusammenhang mit dem Filtermaterial beschrieben wurden und in den auf das Filtermaterial gerichteten Ansprüchen definiert sind.The filter material made by this method is said to be suitable for use in segments for smoking articles. This means that it can in particular have all the features, individually or in combination, which have been described above in connection with the filter material and are defined in the claims directed to the filter material.

In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst das Bereitstellen einer Faserbahn in Schritt A das Spinnen einer Vielzahl von Cellulosefasern, wobei die Cellulosefasern durch Filamente regenerierter Cellulose gebildet werden und wobei mindestens 90% der Masse des Filtermaterials nach dem Trocknen in Schritt C durch die Filamente regenerierter Cellulose gebildet werden. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform dieses Verfahrens sind die Filamente regenerierter Cellulose Lyocell® Filamente.In a preferred embodiment of the method according to the invention, the provision of a fibrous web in step A comprises spinning a multiplicity of cellulose fibers, the cellulose fibers being formed by filaments of regenerated cellulose and at least 90% of the mass of the filter material being regenerated by the filaments after drying in step C cellulose are formed. In a particularly preferred embodiment of this process, the filaments are regenerated cellulose Lyocell® filaments.

In einer anderen bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst das Bereitstellen einer Faserbahn in Schritt A die folgenden Schritte A1 bis A4.
A1 - Herstellen einer wässrigen Suspension umfassend Cellulosefasern,
A2 - Aufbringen der Suspension aus Schritt A auf ein umlaufendes Sieb,
A3 - Entwässern der Suspension durch das umlaufende Sieb, um eine Faserbahn zu bilden,
A4 - Überführen der Faserbahn aus Schritt A3 auf ein Stützsieb.In another preferred embodiment of the method according to the invention, the provision of a fibrous web in step A comprises the following steps A1 to A4.
A1 - Production of an aqueous suspension comprising cellulose fibers,
A2 - applying the suspension from step A to a rotating screen,
A3 - dewatering the suspension through the rotating wire to form a fibrous web,
A4 - Transferring the fibrous web from step A3 onto a support wire.

In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens hat die wässrige Suspension in Schritt A1 einen Feststoffgehalt von höchstens 3,0%, besonders bevorzugt höchstens 1,0%, ganz besonders bevorzugt höchstens 0,2% und insbesondere höchstens 0,05%. Der besonders geringe Feststoffgehalt der Suspension erlaubt es, in Schritt A3 eine Faserbahn mit geringer Dichte zu bilden, was sich günstig auf die Filtrationseffizienz eines daraus gefertigten Segments auswirkt.In a preferred embodiment of the method according to the invention, the aqueous suspension in step A1 has a solids content of at most 3.0%, particularly preferably at most 1.0%, very particularly preferably at most 0.2% and in particular at most 0.05%. The particularly low solids content of the suspension allows a low-density fiber web to be formed in step A3, which has a favorable effect on the filtration efficiency of a segment made from it.

In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist das umlaufende Sieb der Schritte A2 und A3 in Laufrichtung der Faserbahn gegen die Horizontale um einen Winkel von mindestens 3° und höchstens 40° aufwärts geneigt, besonders bevorzugt um einen Winkel von mindestens 5° und höchstens 30° und ganz besonders bevorzugt um einen Winkel von mindestens 15° und höchstens 25°.In a preferred embodiment of the method according to the invention, the circulating screen of steps A2 and A3 is inclined upwards at an angle of at least 3° and at most 40° to the horizontal in the direction of travel of the fibrous web, particularly preferably at an angle of at least 5° and at most 30° and most preferably at an angle of at least 15° and at most 25°.

In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Verfahren einen Schritt, in dem eine Druckdifferenz zwischen den beiden Seiten des umlaufenden Siebs erzeugt wird, um das Entwässern der Suspension in Schritt A3 zu unterstützen, wobei besonders bevorzugt Vakuumkästen oder geeignet geformte Flügel die Druckdifferenz erzeugen.In a preferred embodiment, the method comprises a step in which a pressure difference is created between the two sides of the rotating screen in order to support the dewatering of the suspension in step A3, with particularly preferably vacuum boxes or suitably shaped vanes creating the pressure difference.

In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine Vielzahl von Wasserstrahlen verwendet, um das Wasserstrahlverfestigen in Schritt B auszuführen, wobei die Wasserstrahlen in mindestens einer Reihe quer zur Laufrichtung der Faserbahn angeordnet sind.In a preferred embodiment of the method according to the invention, a plurality of water jets are used to carry out the hydroentanglement in step B, the water jets being arranged in at least one row transverse to the direction of travel of the fibrous web.

In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Wasserstrahlverfestigen in Schritt B durch mindestens vier Reihen von auf die Faserbahn gerichteten Wasserstrahlen bewirkt, wobei besonders bevorzugt auf jede der beiden Seiten der Faserbahn mindestens zwei Reihen der Wasserstrahlen wirken.In a preferred embodiment of the method according to the invention, the hydroentanglement in step B is effected by at least four rows of water jets directed at the fibrous web, with at least two rows of the water jets particularly preferably acting on each of the two sides of the fibrous web.

In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst das Verfahren einen weiteren Schritt, in dem ein oder mehrere Zusatzstoffe auf die Faserbahn aufgetragen werden. Die Zusatzstoffe sind bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Alkylketendimeren (AKD), Säureanhydriden, wie Alkenylbernsteinsäureanhydriden (ASA), Polyvinylalkohol, Wachsen, Fettsäuren, Stärke, Stärkederivaten, Carboxymethylcellulose, Alginaten, Chitosan, Nassfestmitteln oder Substanzen zur Einstellung des pH-Werts, wie beispielsweise organischen oder anorganischen Säuren oder Laugen und Mischungen daraus. Alternativ oder zusätzlich können auch ein oder mehrere Zusatzstoffe aufgetragen werden, die ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Zitraten, wie Trinatriumzitrat oder Trikaliumzitrat, Malaten, Tartraten, Acetaten, wie Natriumacetat oder Kaliumacetat, Nitraten, Succinaten, Fumaraten, Gluconaten, Glycolaten, Lactaten, Oxyalaten, Salicylaten, α-Hydroxycaprylaten, Phosphaten, Polyphosphaten, Chloriden und Hydrogencarbonaten, und Mischungen daraus.In a preferred embodiment of the method according to the invention, the method comprises a further step in which one or more additives are applied to the fibrous web. The additives are preferably selected from the group consisting of alkyl ketene dimers (AKD), acid anhydrides such as alkenyl succinic anhydrides (ASA), polyvinyl alcohol, waxes, fatty acids, starch, starch derivatives, carboxymethyl cellulose, alginates, chitosan, wet strength agents or substances for adjusting the pH, such as for example organic or inorganic acids or bases and mixtures thereof. Alternatively or additionally, one or more additives can also be applied, which are selected from the group consisting of citrates such as trisodium citrate or tripotassium citrate, malates, tartrates, acetates such as sodium acetate or potassium acetate, nitrates, succinates, fumarates, gluconates, glycolates, lactates, oxylates, salicylates, α-hydroxycaprylates, phosphates, polyphosphates, chlorides and bicarbonates, and mixtures thereof.

In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt das Auftragen des einen Zusatzstoffs oder der Zusatzstoffe zwischen den Schritten B und C des erfindungsgemäßen Verfahrens. In einer anderen bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt das Auftragen des einen Zusatzstoffs oder der Zusatzstoffe nach dem Schritt C gefolgt von einem weiteren Schritt des Trocknens der Faserbahn.In a preferred embodiment of the method according to the invention, the one additive or the additives are applied between steps B and C of the method according to the invention. In another preferred embodiment of the method according to the invention, the application takes place Gene of the one additive or additives after step C followed by a further step of drying the fibrous web.

In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Trocknen in Schritt C zumindest teilweise durch Kontakt mit Heißluft, durch Infrarotstrahlung oder durch Mikrowellenstrahlung bewirkt. Eine Trocknung durch direkten Kontakt mit einer beheizten Oberfläche ist ebenfalls möglich, aber weniger bevorzugt, weil dabei die Dicke des wasserstrahlverfestigten Filtermaterials abnehmen kann.In a preferred embodiment of the method according to the invention, the drying in step C is effected at least partially by contact with hot air, by infrared radiation or by microwave radiation. Drying by direct contact with a heated surface is also possible, but less preferred because it can reduce the thickness of the hydroentangled filter material.

Figurenlistecharacter list

1 shows a device by means of which the method according to the invention for producing the filter material according to the invention can be carried out.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN UND EINES VERGLEICHSBEISPIELSDESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS AND A COMPARATIVE EXAMPLE

Im Folgenden werden einige bevorzugte Ausführungsformen des Filtermaterials, des Verfahrens zur Herstellung des Filtermaterials, des Segments für Rauchartikel und des Rauchartikels beschrieben. Ferner wird ein nicht erfindungsgemäßes Vergleichsbeispiel beschrieben.Some preferred embodiments of the filter material, the method of manufacturing the filter material, the smoking article segment and the smoking article are described below. Furthermore, a comparative example not according to the invention will be described.

Zur Herstellung des Filtermaterials wurde die in 1 dargestellte Vorrichtung verwendet.To manufacture the filter material, the in 1 device shown used.

Eine Suspension 1 aus Zellstofffasern und Fasern aus regenerierter Cellulose wurde in einem Vorratsbehälter 2 bereitgestellt, Schritt A1, und von dort auf ein umlaufendes, gegen die Horizontale aufwärts geneigtes Sieb 3 gepumpt, Schritt A2, und durch Vakuumkästen 9 entwässert, Schritt A3, sodass sich auf dem Sieb eine Faserbahn 4 bildete, deren generelle Bewegungsrichtung durch den Pfeil 10 angedeutet ist. Die Faserbahn 4 wurde vom Sieb 3 abgenommen und auf ein ebenfalls umlaufendes Stützsieb 5 übergeführt, Schritt A4. Dort wurden aus Vorrichtungen 6 in mehreren Reihen quer zur Laufrichtung der Faserbahn 4 angeordnete Wasserstrahlen 11 auf die Faserbahn 4 gerichtet, um die Fasern zu verwirbeln und die Faserbahn 4 zu einem Vliesstoff zu verfestigen, Schritt B. In Fortsetzung von Schritt B wurden durch zusätzliche Vorrichtungen 7 auch Wasserstrahlen 12 auf die andere Seite der Faserbahn 4 gerichtet. Danach durchlief der noch feuchte Vliesstoff eine Trocknungseinrichtung 8 und wurde dort getrocknet, Schritt C, um das Filtermaterial zu erhalten.A suspension 1 of cellulose fibers and regenerated cellulose fibers was provided in a reservoir 2, step A1, and pumped from there onto a rotating screen 3 inclined upwards to the horizontal, step A2, and dewatered through vacuum boxes 9, step A3, so that formed a fiber web 4 on the wire, the general direction of movement of which is indicated by the arrow 10. The fibrous web 4 was removed from the wire 3 and transferred to a supporting wire 5, which is also rotating, step A4. There, water jets 11 arranged in several rows transversely to the running direction of the fibrous web 4 were directed onto the fibrous web 4 from devices 6 in order to swirl the fibers and solidify the fibrous web 4 into a nonwoven fabric, step B. Continuing step B, additional devices 7 also directed water jets 12 to the other side of the fiber web 4. The nonwoven fabric, which was still moist, then passed through a drying device 8 and was dried there, step C, in order to obtain the filter material.

Ausführungsbeispieleexemplary embodiments

Zur Herstellung des wasserstrahlverfestigten Filtermaterials wurde ein Gemisch aus Zellstofffasern aus Nadelhölzern und Lyocell® Fasern verwendet, wobei die Fasermengen so gewählt wurden, dass das fertige Filtermaterial aus 80% Zellstofffasern und 20% Lyocell® Fasern bestand. Das fertige Filtermaterial hatte ein Flächengewicht, gemäß ISO 536:2019, von 25 g/m².A mixture of cellulose fibers from coniferous wood and Lyocell® fibers was used to produce the hydroentangled filter material, with the fiber quantities chosen so that the finished filter material consisted of 80% cellulose fibers and 20% Lyocell® fibers. The finished filter material had a basis weight of 25 g/m ² according to ISO 536:2019.

In Schritt B des Herstellungsprozesses wurden zunächst in drei Reihen Wasserstrahlen, 11 in 1, auf die erste Seite der Faserbahn 4 gerichtet und danach wurden in zwei Reihen Wasserstrahlen, 12 in 1, auf die zweite Seite der Faserbahn gerichtet. Der Druck der Wasserstrahlen der ersten drei Reihen wurde dabei zwischen etwa 3 MPa und etwa 8 MPa in drei Stufen (niedrig, mittel, hoch) variiert, um unterschiedliche erfindungsgemäße Filtermaterialen A, B und C zu erhalten.In step B of the manufacturing process, water jets were first applied in three rows, 11 in 1 , directed at the first side of the fibrous web 4, and then two rows of water jets, 12 in 1 , directed towards the second side of the fibrous web. The pressure of the water jets in the first three rows was varied between about 3 MPa and about 8 MPa in three stages (low, medium, high) in order to obtain different filter materials A, B and C according to the invention.

Von diesen Filtermaterialien wurde in Anlehnung an ISO 534:2011 die Kriechneigung in Dickenrichtung bestimmt. Dabei wurden 5 Lagen jedes Filtermaterials übereinandergelegt und die Messung der Dicke gemäß ISO 534:2011 gestartet. Der erste erhaltene Wert der Dicke der fünf Lagen (d₀) wurde erfasst und ein weiterer Wert der Dicke der fünf Lagen (d₂₀) wurde 20 s nach dem ersten Wert abgelesen. Daraus wurde die Kriechneigung C in Dickenrichtung gemäß der folgenden Formel bestimmt. $C = 100 \cdot \frac{d_{0} - d_{20}}{d_{0}}$

Für jedes der drei Filtermaterialien wurde die Messung drei Mal wiederholt. Ebenso wurde gemäß ISO 534:2011 die Dicke d einer einzelnen Lage aus einem Mittelwert von 10 Messungen bestimmt.The tendency to creep in the thickness direction of these filter materials was determined based on ISO 534:2011. 5 layers of each filter material were placed on top of each other and the thickness measurement according to ISO 534:2011 was started. The first value obtained for the thickness of the five layers (d ₀ ) was taken and another value for the thickness of the five layers (d ₂₀ ) was read 20 s after the first value. From this, the creep tendency C in the thickness direction was determined according to the following formula.

C = 100 \cdot \frac{{i.e}_{0} - {i.e}_{20}}{{i.e}_{0}}

The measurement was repeated three times for each of the three filter materials. Likewise, according to ISO 534:2011, the thickness d of a single layer was determined from an average of 10 measurements.

Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 angegeben, wobei d die Dicke einer einzelnen Lage, d₀ die Dicke der fünf Lagen zu Beginn der Messung, d₂₀ die Dicke der fünf Lagen 20 s nach dem Beginn der Messung und C die Kriechneigung sind. Tabelle 1 Filtermaterial Druck d [µm] d₀ [µm] d₂₀ [µm] C [%] A hoch 273 1345 1317 2,08 A hoch 1387 1347 2,88 A hoch 1365 1321 3,22 B mittel 240 1185 1138 3,97 B mittel 1230 1179 4,15 B mittel 1255 1197 4,62 C niedrig 204 1067 1016 4,78 C niedrig 1007 953 5,36 C niedrig 1000 942 5,80 The results are given in Table 3, where d is the thickness of a single layer, d ₀ is the thickness of the five layers at the start of the measurement, d ₂₀ is the thickness of the five layers 20 seconds after the start of the measurement, and C is the creep tendency. Table 1 filter material Print d [µm] d ₀ [µm] d ₂₀ [µm] c [%] A high 273 1345 1317 2.08 A high 1387 1347 2.88 A high 1365 1321 3.22 B medium 240 1185 1138 3.97 B medium 1230 1179 4:15 B medium 1255 1197 4.62 C low 204 1067 1016 4.78 C low 1007 953 5.36 C low 1000 942 5.80

Die Werte aus Tabelle 1 zeigen, dass die Bestimmung der Kriechneigung eine gute Wiederholbarkeit aufweist und somit eine zuverlässige Messmethode darstellt. Erkennbar ist auch, dass mit sinkendem Druck der Wasserstrahlen die Kriechneigung des Filtermaterials zunimmt.The values from Table 1 show that the determination of creep has good repeatability and is therefore a reliable measurement method. It can also be seen that the tendency of the filter material to creep increases as the pressure of the water jets decreases.

Vergleichsbeispiel ZComparative Example Z

Zur Herstellung eines nicht erfindungsgemäßen Filtermaterials wurde dasselbe Gemisch aus Fasern verwendet wie in den Ausführungsbeispielen A bis C. In Schritt B wurden aber nur eine Reihe Wasserstrahlen und ein geringerer Druck als bei Vergleichsbeispiel C gewählt, während das Flächengewicht unverändert bei 25 g/m² gehalten wurde.To produce a filter material not according to the invention, the same mixture of fibers was used as in exemplary embodiments A to C. In step B, however, only one row of water jets and a lower pressure than in comparative example C were selected, while the basis weight was kept unchanged at 25 g/m ² became.

Für das nicht erfindungsgemäße Filtermaterial Z wurden dieselben Messungen wie für die erfindungsgemäßen Filtermaterialien A bis C durchgeführt und die Ergebnisse sind in Tabelle 2 angegeben, wobei die Bedeutung der Formelzeichen zu Tabelle 1 identisch ist. Tabelle 2 Filtermaterial d [µm] d₀ [µm] d₂₀ [µm] C [%] Z 186 947 838 11,51 Z 903 787 12,85 Z 934 796 14,78 For the filter material Z not according to the invention, the same measurements were carried out as for the filter materials A to C according to the invention and the results are given in Table 2, the meaning of the formula symbols being identical to Table 1. Table 2 filter material d [µm] d ₀ [µm] d ₂₀ [µm] c [%] Z 186 947 838 11:51 Z 903 787 12.85 Z 934 796 14.78

Man erkennt, dass die für das nicht erfindungsgemäße Filtermaterial gewählte geringere Zahl an Wasserstrahlen und der niedrigere aber durchaus übliche Druck der Wasserstrahlen zu einer deutlich höheren Kriechneigung in Dickenrichtung führen als bei den erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen A bis C.It can be seen that the lower number of water jets selected for the filter material not according to the invention and the lower but quite usual pressure of the water jets lead to a significantly higher tendency to creep in the direction of thickness than in the exemplary embodiments A to C according to the invention.

Des Weiteren erkennt man, dass in der Reihe der Ausführungsbeispiele A, B, C und Z mit abnehmendem Druck der Wasserstrahlen auch die Dicke der einzelnen Lage abnimmt. Dies ist ein Hinweis, dass in den erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen A bis C ein größerer Anteil der Fasern in Dickenrichtung angeordnet ist als im Vergleichsbeispiel Z.Furthermore, it can be seen that in the series of exemplary embodiments A, B, C and Z, the thickness of the individual layer also decreases as the pressure of the water jets decreases. This is an indication that in the exemplary embodiments A to C according to the invention, a larger proportion of the fibers are arranged in the thickness direction than in the comparative example Z.

Herstellung von Segmenten und RauchartikelnManufacture of segments and smoking articles

Aus jedem Filtermaterial der Ausführungsbeispiele A bis C und dem Vergleichsbeispiel Z wurden mit Papier umhüllte Filterstäbe mit einer Länge von 100 mm und einem Durchmesser von 7,85 mm gefertigt. Die Bahnbreite des Filtermaterials und die Maschineneinstellungen bei der Filterherstellung wurden dabei so gewählt, dass sich ein Zugwiderstand von 420±10 mmWG ergab. Aus den Filterstäben wurden Segmente mit einer Länge von 20 mm geschnitten und daraus American Blend Zigaretten mit einer Länge von 83 mm ohne Filterventilation hergestellt. Das mittlere Gewicht der Zigaretten betrug 925,8 mg.Paper-covered filter rods with a length of 100 mm and a diameter of 7.85 mm were manufactured from each filter material of exemplary embodiments A to C and comparative example Z. The web width of the filter material and the machine settings during filter production were selected in such a way that a draw resistance of 420±10 mmWG resulted. The filter rods became segments with a length of 20 mm and made from it American Blend cigarettes with a length of 83 mm without filter ventilation. The average weight of the cigarettes was 925.8 mg.

Die Zigaretten wurden nach dem in ISO 3308:2012 spezifizierten Verfahren abgeraucht und die Menge an nikotinfreiem Trockenkondensat pro Zigarette bestimmt. Die Filtersegmente der Zigaretten wurden entnommen und die in jedem Filtersegment enthaltene Menge an nikotinfreiem Trockenkondensat wurde ebenfalls bestimmt und daraus die Filtrationseffizienz in Prozent berechnet, wobei die Filtrationseffizienz ausdrückt, welcher Anteil des in das Filtersegment einströmenden nikotinfreien Trockenkondensats im Filter zurückgehalten wird. Die Filtrationseffizienz hängt daher neben den Eigenschaften des Filtermaterials auch von der Länge und dem Durchmesser des Filtersegments ab.The cigarettes were smoked according to the method specified in ISO 3308:2012 and the amount of nicotine-free dry condensate per cigarette was determined. The filter segments of the cigarettes were removed and the amount of nicotine-free dry condensate contained in each filter segment was also determined and from this the filtration efficiency was calculated as a percentage, with the filtration efficiency expressing the proportion of the nicotine-free dry condensate flowing into the filter segment that is retained in the filter. The filtration efficiency therefore depends not only on the properties of the filter material but also on the length and diameter of the filter segment.

Die Härte der Filterstäbe wurde mit einem Messgerät DD60A von Borgwaldt KC gemessen. Dabei werden Filterstäbe durch einen Prüfkörper mit einer definierten Kraft belastet und die Verformung gemessen und als Prozentsatz bezogen auf die unverformte Lage ausgedrückt.The hardness of the filter rods was measured with a Borgwaldt KC DD60A gauge. Filter rods are loaded by a test body with a defined force and the deformation is measured and expressed as a percentage of the undeformed position.

Der Zugwiderstand (PD) des Filterstabs, die Filtrationseffizienz (FE) für nikotinfreies Trockenkondensat und die Härte (HD) der Filtersegmente sind in Tabelle 3 für die erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiele A bis C und das Vergleichsbeispiel Z angegeben. Tabelle 3 PD FE HD Bsp. mmWG % % A 420 56,3 80 B 418 56,9 80 C 425 53,5 78 Z 420 72,0 76 The resistance to draw (PD) of the filter rod, the filtration efficiency (FE) for nicotine-free dry condensate and the hardness (HD) of the filter segments are given in Table 3 for the exemplary embodiments A to C according to the invention and the comparative example Z. Table 3 PD FE HD E.g. mmWG % % A 420 56.3 80 B 418 56.9 80 C 425 53.5 78 Z 420 72.0 76

Man erkennt aus Tabelle 3, dass sowohl die erfindungsgemäßen Segmente aus den Filtermaterialien A bis C als auch das Segment aus dem nicht erfindungsgemäßen Filtermaterial Z ähnlichen Zugwiderstand, Filtrationseffizienz und Härte aufweisen, sodass die erfindungsgemäßen Segmente die üblichen Anforderungen an Segmente für Rauchartikel gut erfüllen können.It can be seen from Table 3 that both the segments according to the invention made of the filter materials A to C and the segment made of the filter material Z not according to the invention have similar draw resistance, filtration efficiency and hardness, so that the segments according to the invention can well meet the usual requirements for segments for smoking articles.

Insbesondere bei der Härte der Segmente, die üblicherweise durch eine kurze aber hohe Belastung gemessen wird, zeigen sich keine nennenswerten Unterschiede. Beim experimentellen Abrauchen der aus den Segmenten gefertigten Rauchartikel zeigte sich aber ein wahrnehmbarer Unterschied, wie sehr sich die Filtersegmente verformen, wenn sie der Konsument längere Zeit zwischen den Fingern hält. In dieser subjektiven Bewertung der Segmente zeigten sich für die erfindungsgemäßen Filtermaterialien und die daraus gefertigten Segmente deutliche Vorteile.In particular, there are no significant differences in the hardness of the segments, which is usually measured by a short but high load. However, when the smoking articles made from the segments were smoked experimentally, there was a noticeable difference in how much the filter segments deform when the consumer holds them between their fingers for a long time. In this subjective evaluation of the segments, the filter materials according to the invention and the segments made from them showed clear advantages.

Es zeigt sich also, dass sich aus dem erfindungsgemäßen Filtermaterial Segmente fertigen lassen, deren Eigenschaften bezüglich Zugwiderstand, Filtrationseffizienz und Härte herkömmlichen Segmenten entsprechen, die aber noch weitere Vorteile hinsichtlich der Kriechneigung aufweisen und so insgesamt Segmenten aus Celluloseacetat näherkommen als beispielsweise Filtermaterialien aus Papier. Hinsichtlich der biologischen Abbaubarkeit sind die erfindungsgemäßen Filtermaterialien und daraus gefertigten Segmente herkömmlichen Segmenten aus Celluloseacetat noch zusätzlich überlegen.It is therefore evident that the filter material according to the invention can be used to produce segments whose properties in terms of draw resistance, filtration efficiency and hardness correspond to those of conventional segments, but which have further advantages in terms of the tendency to creep and are therefore closer to segments made of cellulose acetate than, for example, filter materials made of paper. With regard to biodegradability, the filter materials according to the invention and segments made from them are additionally superior to conventional segments made of cellulose acetate.

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

EP2019085125 [0009]

Claims

Filter material for producing a segment for a smoking article, the filter material being hydroentangled and containing at least 50% and at most 100% cellulose fibers, each based on the mass of the filter material, the filter material having a weight per unit area of at least 15 g/m ² and at most 60 g /m ² , wherein the thickness of a layer of the filter material, measured according to ISO 534:2011, is at least 25 µm and at most 400 µm, and the filter material has a tendency to creep in the direction of thickness of at most 10%, the tendency to creep being the relative decrease in the Thickness of 5 layers of filter material, measured according to ISO 534:2011, within 20 s after starting the thickness measurement.

filter material claim 1 , in which the proportion of cellulose fibers in the filter material is at least 60% and at most 100%, preferably at least 70% and at most 95%, based in each case on the mass of the filter material.

Filter material according to one of Claims 1 or 2 , in which the cellulose fibers are formed by cellulose fibers, by fibers of regenerated cellulose or mixtures thereof.

filter material claim 3 , in which the cellulose fibers are obtained from softwood or softwoods, deciduous or deciduous trees or other plants, in particular hemp, flax, jute, ramie, kenaf, kapok, coconut, abaca, sisal, bamboo, cotton or from esparto grass; or are formed by a mixture of pulp fibers from different of these origins.

filter material claim 3 or 4 , in which the proportion of fibers from regenerated cellulose is at least 5% and at most 50%, preferably at least 10% and at most 45% and particularly preferably at least 15% and at most 40%, based in each case on the mass of the filter material.

Filter material according to one of claims 3 until 5 , in which the fibers made of regenerated cellulose are formed at least partially, in particular at least 70%, by viscose fibers, modal fibers, Lyocell® fibers, Tencel® fibers or mixtures thereof.

Filter material according to one of the preceding claims, the basis weight of which is at least 18 g/m ² and at most 55 g/m ² , preferably at least 20 g/m ² and at most 50 g/m ² .

Filter material according to one of the preceding claims, wherein the filter material has a tendency to creep in the direction of thickness of 0% and at most 9%, particularly preferably at least 0% and at most 8% and very particularly preferably at least 1% and at most 5%.

Filter material according to one of the preceding claims, which contains at least one additive selected from the group consisting of alkyl ketene dimers (AKD), acid anhydrides, in particular alkenyl succinic anhydrides (ASA), polyvinyl alcohol, waxes, fatty acids, starch, starch derivatives, carboxymethyl cellulose, alginates, chitosan, wet strength agents or Substances for adjusting the pH, in particular organic or inorganic acids or alkalis, or a mixture of two or more of these additives.

Filter material according to one of the preceding claims, which contains at least one additive selected from the group consisting of citrates, in particular trisodium citrate or tripotassium citrate, malates, tartrates, acetates, in particular sodium acetate or potassium acetate, nitrates, succinates, fumarates, gluconates, glycolates, lactates, oxyalates , salicylates, α-hydroxycaprylates, phosphates, polyphosphates, chlorides and bicarbonates, or a mixture of two or more of these additives.

Filter material according to one of the preceding claims, which contains at least one substance selected from the group consisting of triacetin, propylene glycol, sorbitol, glycerol, polyethylene glycol, polypropylene glycol, polyvinyl alcohol and triethyl citrate, or contains a mixture of two or more of these substances.

Filter material according to one of the preceding claims, in which at least some of the cellulose fibers are loaded with a filler, the filler preferably being formed by mineral particles, in particular calcium carbonate particles.

Filter material according to one of the preceding claims, in which the thickness of a layer of the filter material, measured according to ISO 534:2011, is at least 30 µm and at most 350 µm and preferably at least 35 µm and at most 300 µm.

Filter material according to one of the preceding claims, in which the width-related tensile strength of the filter material in the machine direction or in the transverse direction, measured according to ISO 1924-2:2008, is at least 0.05 kN/m and at most 5 kN/m, preferably at least 0.07 kN/m m and not more than 4 kN/m.

Filter material according to one of the preceding claims, in which the elongation at break of the filter material in the machine direction or in the transverse direction, measured according to ISO 1924-2:2008, is at least 0.5% and at most 50%, preferably at least 0.8% and at most 40%.

Segment for a smoking article, comprising a filter material and a wrapping material, wherein the filter material contains at least 50% and at most 100% cellulose fibers, in each case based on the mass of the filter material, the filter material having a basis weight of at least 15 g/m ² and at most 60 g /m ² , wherein the thickness of a layer of the filter material, measured according to ISO 534:2011, is at least 25 µm and at most 400 µm, and the filter material has a tendency to creep in the direction of thickness of at most 10%, the tendency to creep being the relative decrease in the Thickness of 5 layers of filter material, measured according to ISO 534:2011, within 20 s after starting the thickness measurement.

segment after Claim 16 , in which the filter material has one or more of the additional characteristics set out in claims 2 until 15 are defined.

segment after one of Claims 16 or 17 , wherein the segment is cylindrical with a diameter of at least 3 mm and at most 10 mm, preferably at least 4 mm and at most 9 mm and particularly preferably at least 5 mm and at most 8 mm, and/or wherein the segment has a length of at least 4 mm and at most 40 mm, preferably at least 6 mm and at most 35 mm and particularly preferably at least 10 mm and at most 28 mm.

segment after one of Claims 16 until 18 , wherein the tensile strength of the segment according to ISO 6565:2015 per segment length is at least 1 mmWG/mm and at most 12 mmWG/mm, and preferably at least 2 mmWG/mm and at most 10 mmWG/mm.

segment after one of Claims 16 until 19 , whose wrapping material is formed by a paper or a film.

segment after one of Claims 16 until 20 , whose wrapping material has a basis weight according to ISO 536:2019 of at least 20 g/m ² and at most 150 g/m ² , preferably at least 30 g/m ² and at most 130 g/m ² .

Method for producing a segment according to one of Claims 16 until 21 , in which a filter material according to any one of Claims 1 until 15 is crimped or folded, a preferably endless strand of crimped or folded filter material is formed, the strand of crimped or folded filter material is wrapped with a wrapping material and the wrapped strand is cut into individual rods of defined length.

Smoking article comprising a segment containing an aerosol generating material and a segment according to any one of Claims 16 until 21 , said segment after one of Claims 16 until 21 preferably forms the segment of the smoking article closest to the mouth end.

smoking articles after Claim 23 wherein the smoking article is a filter cigarette and the aerosol forming material is or includes tobacco.

smoking articles after Claim 23 , wherein the smoking article is a smoking article whose intended use only heats up the aerosol-forming material but does not burn it, the aerosol-forming material preferably comprising a material selected from the group consisting of tobacco, reconstituted tobacco, nicotine, glycerol, propylene glycol or mixtures thereof.

smoking articles after Claim 25 wherein the aerosol generating material is in liquid form and is contained in an associated receptacle within the smoking article.

A method for producing a filter material, the method comprising the following steps: A - providing a fibrous web comprising cellulosic fibers, B - hydroentangling the fibrous web by water jets directed at the fibrous web to produce a hydroentangled fibrous web, C - drying the hydroentangled fibrous web, wherein in step A the amount or proportion of the cellulose fibers is selected such that the filter material after drying in step C contains at least 50% and at most 100% cellulose fibers, based on the mass of the filter material, and wherein in step B the number of water jets, the pressure of the water jets or the shape of the openings from which the water jets emerge are selected in such a way that the filter material, after drying in step C, has a tendency to creep in the direction of thickness of at most 10%, the tendency to creep being the relative decrease in the thickness of 5 layers of the filter material, measured according to ISO 53 4:2011, within 20 s after starting the thickness measurement, and the filter material after drying in step C has a basis weight of at least 15 g/m ² and at most 60 g/m ² and the thickness of a layer of the filter material, measured according to ISO 534:2011, minimum 25 µm and maximum 400 µm.

procedure after Claim 27 , in which at least some of the nozzles from which the water jets emerge in step B are designed as round bores in a jet strip, the diameter of the bores in the jet strip facing the filter material being larger than the diameter of the bores facing away from the filter material and at most twice as large as the diameter of the holes facing away from the filter material.

Procedure according to one of claims 27 or 28 , The filter material produced by this method being a filter material according to one of Claims 1 until 15 is.

Procedure according to one of claims 27 until 29 , wherein providing a fibrous web in step A comprises spinning a plurality of cellulose fibers, wherein the cellulose fibers are formed by filaments of regenerated cellulose and wherein at least 90% of the mass of the filter material is formed by the filaments of regenerated cellulose after drying in step C, wherein the filaments of regenerated cellulose are preferably Lyocell® filaments.

Procedure according to one of claims 27 until 30 , in which the provision of a fibrous web in step A comprises the following steps A1 to A4: A1 - producing an aqueous suspension comprising cellulose fibers, A2 - applying the suspension from step A to a circulating screen, A3 - dewatering the suspension through the circulating screen, to form a fibrous web, A4 - transferring the fibrous web of step A3 onto a support wire.

procedure after Claim 31 , in which the aqueous suspension in step A1 has a solids content of at most 3.0%, particularly preferably at most 1.0%, very particularly preferably at most 0.2% and in particular at most 0.05%.

Procedure according to one of Claims 31 or 32 , in which the circulating wire of steps A2 and A3 is inclined upwards in the machine direction of the fibrous web to the horizontal at an angle of at least 3° and at most 40°, preferably at an angle of at least 5° and at most 30° and particularly preferably by one Angles of at least 15° and no more than 25°.

Procedure according to one of Claims 31 until 33 further comprising a step in which a pressure differential is created between the two sides of the rotating wire to assist in dewatering the suspension in step A3, the pressure differential being most preferably created by vacuum boxes or suitably shaped vanes.

Procedure according to one of claims 27 until 34 wherein a plurality of water jets are used to carry out the hydroentanglement in step B, the water jets being arranged in at least one row transverse to the direction of travel of the fibrous web.

procedure after Claim 35 in which the hydroentanglement in step B is effected by at least four rows of water jets directed onto the fibrous web, with at least two rows of the water jets preferably acting on each of the two sides of the fibrous web.

Procedure according to one of claims 27 until 36 which comprises a further step in which one or more additives are applied to the fibrous web, the one or more additives being selected from the group consisting of alkyl ketene dimers (AKD), acid anhydrides, in particular alkenyl succinic anhydrides (ASA), polyvinyl alcohol , Waxes, fatty acids, starch, starch derivatives, carboxymethylcellulose, alginates, chitosan, wet strength agents and substances for adjusting the pH, in particular organic or inorganic acids or alkalis, and mixtures thereof.

Procedure according to one of claims 27 until 37 , which comprises a further step in which one or more additives are applied to the fibrous web, wherein the one or more additives is or are selected from the group consisting of citrates, in particular trisodium citrate or tripotassium citrate, malates, tartrates, acetates, in particular Sodium acetate or potassium acetate, nitrates, succinates, fumarates, gluconates, glycolates, lactates, oxylates, salicylates, α-hydroxycaprylates, phosphates, polyphosphates, chlorides and bicarbonates, and mixtures thereof.

Procedure according to one of claims 27 until 38 wherein the one or more additives are applied between steps B and C, or after step C followed by a further step of drying the fibrous web.

Procedure according to one of claims 27 until 39 , in which the drying in step C is effected at least in part by contact with hot air, by infrared radiation or by microwave radiation.